Annons

2006/16 Ledare – Halvledartekniken tvingas gå i nya spår

Under flera decennier har vi vant oss vid att Moores lag ger oss dubbelt kretsar med dubbelt så många transistorer per ytenhet var artonde månad och som dessutom kan klockas dubbelt så snabbt. I takt med reducerad kiselyta har också kretsarna kunnat tillverkas billigare. Vad sedan prislappen till kund hamnar på avgör marknaden, men i mycket stora drag kan vi se att även priskurvan följer Moores lag.

Under åren har halvledarforskarna gång på gång slagit larm om att "nu går det inte att komma så mycket längre". I steget från 0,35 till 0,25 µm talade man om svårigheten att uppnå hög tillförlitlighet, i steget från 0,25 till 0,18 µm om effekten av korta kanaler ("short channel effect") och från 90 till 65 nm om effektutvecklingen i kretsarna som begränsande faktor. Nästa stora steg, från 54 till 32 nm, handlar såväl om begränsningar i tillåten effekt (värmeproblem) som uteblivna prestandavinster, så något måste göras. Här tvingas vi till radikalt nytänkande.

Det var kontentan av det stora teknikseminarium som Freescale nyligen höll. De stora, europeiska forskningsorganisationerna Leti och IMEC, tänker och agerar i samma banor: Det går inte att komma vidare genom att enbart skala ned processerna. För att lösa de problem som halvledarindustrin nu står inför måste processteknikerna forska tillsammans med fysiker, kemister, matematiker och ta till sig nanoteknik, kvantfysik etcetera.

Visserligen har man i många år talat om nanoteknik och nya utvecklingsriktningar som exempelvis spintronik. Men man har då talat framtid.

För att 32 nm skall komma fram som tänkt, enligt Moores lag, måste man börja utvecklingen redan nu. Följaktligen tänker IMEC omorganisera hela sin verksamhet vid årsskiftet. Då skapar man en enda enhet där forskare från olika discipliner kan samverka utan hindrande, organisatoriska gränser.

Omotiverade elever

Ett annat hinder för den nödvändiga utvecklingen är västvärldens skolsystem. I såväl europeiska länder som i USA tornar ett stort problem upp sig: Alltför få av ländernas medborgare söker sig till teknik och vetenskap. Däremot lyckas högskolor och universitet attrahera studenter från Asien, studenter som är mycket motiverade och beredda på att arbeta mycket hårt i sina studier.

Belgiska RVO-Society, en utbildningsorganisation med rötter i IMEC, konstaterar att flamländska artonåringar gärna väljer att studera biologi och medicin, men att matematik, kemi och fysik avskräcker. Jo Decuyper, som leder RVO-Society, ger några förklaringar: Folk från utvecklingsländer ser utbildning som ett privilegium medan elever i rika länder betraktar skolan som en tidsödande nödvändighet som tvingas på dem.

Även om utbildning i sig är universell bör vetenskapliga meriter spegla behov och prioriteringar i varje land. Ett problem för vetenskapsmän i utvecklade länder är den offentliga bilden av dem. Ett annat problem är att många fortfarande tror att industriarbeten måste leda till smutsiga miljöer.

Informations- och datorteknologi, ICT, har lett till en förundransvärt snabb social utveckling, men också lämnat vissa utanför. Kunskapsinhämtning är ett måste, men dagens undervisning måste förändras för att attrahera eleverna.

Överdimensionerade programvaror

Det är inte bara inom det renodlade halvledarområdet som man tvingas tänka i nya banor. Programmering av mikroprocessorer är ett sorgligt kapitel. Varje gång du installerar en ny uppdatering av Windows tar den upp mer plats på hårddisken än tidigare och många programvaror kräver snabbare processorer för att inte gå långsammare än den tidigare programversionen, avsedd för förra generationens datorer. Är detta framsteg? Nej knappast. Den stora komplexiteten i programmen gör att man för länge sedan har tappat totalgreppet. Datorn har fått ett strukturerat, högintegrerat innandöme medan programvarustrukturerna snarare har blivit värre med åren.

På sid 22 finns en intervju med professor David May. Han skapade en gång Transputern och det tillhörande operativsystemet Occam. Han hävdar att "en ändamålsenlig programvara skulle kunna motsvara 50 års skalförminskning av halvledarprocesserna". Det må vara en överdrift men indikerar att det inte längre duger att gå vidare i gamla fotspår.

Nytänkande behövs definitivt, inom forskning, organisationer och inom utbildningsväsendet. Läs mer om halvledarindustrins påbörjade omorientering på sid 10,12 och 21.

Comments are closed.